壓力管道缺陷產(chǎn)生原因及無損檢測

單會娜

（浙江省特種設(shè)備科學(xué)研究院，浙江 杭州 310020）

壓力管道的實際運行環(huán)境較為惡劣，包括高溫、高壓、毒害物質(zhì)等，造成壓力管道形成缺陷的影響因素也較多，包括壓力管道的材質(zhì)、工藝、焊接和安裝等環(huán)節(jié)，都可能會造成壓力管道的管壁過薄、裂紋、腐蝕等，使壓力管道無法達(dá)到安全生產(chǎn)的運行需求。所以，必須加強(qiáng)對壓力管道缺陷原因和無損檢測的分析探討，使壓力管道能夠得到更好的質(zhì)量保障，也使化工行業(yè)的安全生產(chǎn)能夠得到更好的質(zhì)量保障。

1 壓力管道缺陷產(chǎn)生的原因

1.1 疲勞裂紋

疲勞裂紋主要是由于壓力管道的結(jié)構(gòu)材料承受交變反復(fù)荷載，尤其是局部高應(yīng)變區(qū)內(nèi)的峰值應(yīng)力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料所能承受的強(qiáng)度，會在晶粒之間形成滑移和錯位等影響，最終導(dǎo)致微裂紋的產(chǎn)生，并隨著荷載的增加而逐漸擴(kuò)大成疲勞裂紋。根據(jù)不同的形成原因，可以將疲勞裂紋分為常見的三種類型，第一種是由于交變工作荷載導(dǎo)致的疲勞裂紋，第二種是由于循環(huán)熱應(yīng)力導(dǎo)致的熱疲勞裂紋，第三種是由于循環(huán)應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用導(dǎo)致的腐蝕疲勞裂紋。比如，在長時間的高溫運行條件下，蒸汽管座材料的抗疲勞能力就會受到老化影響而降低。在主蒸汽運行過程中，產(chǎn)生的振動傳遞也會使根部形成附加的交變應(yīng)力。

1.2 應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋就是金屬材料受到特定腐蝕介質(zhì)的拉應(yīng)力影響所形成的裂紋，以奧氏體不銹鋼壓力管道中含有的氯離子最為常見。

1.3 晶間腐蝕

晶間腐蝕主要是受到特定介質(zhì)的腐蝕影響，使結(jié)構(gòu)的連續(xù)性受到嚴(yán)重?fù)p傷，以不銹鋼管道的焊縫表面較為常見，尤其是熔合線和熱影響區(qū)，其中最大的影響因素就在于晶間貧鉻。

1.4 局部腐蝕

局部腐蝕以點腐蝕為主，主要是某些腐蝕性溶液與金屬材料形成接觸，導(dǎo)致局部腐蝕在金屬材料表面逐漸形成，再隨著腐蝕的不斷進(jìn)展而形成不斷加深的蝕孔。局部腐蝕中還常見磨損腐蝕，是指金屬材料受到磨損和腐蝕的雙重作用，會促進(jìn)磨損和腐蝕的快速進(jìn)展，導(dǎo)致金屬材料的損傷速度和程度加劇。其他還包括氯腐蝕，主要是金屬間隙受到氯成分的侵入，導(dǎo)致金屬和氯產(chǎn)生的腐蝕反應(yīng)。

2 壓力管道的無損檢測

2.1 無損檢測的技術(shù)意義

通過化工行業(yè)長期的發(fā)展經(jīng)驗，逐漸形成處理壓力管道缺陷問題的多種措施，無損檢測就是由長期的經(jīng)驗和實踐總結(jié)而來。通過對壓力管道相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的采集、整理、測算和分析等環(huán)節(jié)，更加清晰地掌握壓力管道的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的異常情況，能夠及時采取有效的措施進(jìn)行處理，在缺陷問題尚未造成惡劣影響之前就予以解決，能夠大大提高壓力管道的運行質(zhì)量，使化工行業(yè)的發(fā)展也獲得助益。但是，在進(jìn)行無損檢測的同時，也必須保障無損檢測程序的科學(xué)設(shè)計，以及完善的邏輯運算規(guī)則，使無損檢測的效率和準(zhǔn)確率都能夠得到更好的提高。在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中，無損檢測的實際應(yīng)用較為簡單，對于檢測人員的技術(shù)要求較低，通過簡單的培訓(xùn)就能夠較好的掌握，已經(jīng)成為應(yīng)用廣泛的檢測技術(shù)。

2.2 壓力管道無損檢測方法

對于壓力管道無損檢測方法的分析需要基于《承壓設(shè)備無損檢測》等相關(guān)規(guī)定內(nèi)容進(jìn)行分析，主要方法可以分為以下五種：

（1）壓力管道磁粉檢測（MT）。對于鐵磁性材料的表面缺陷以及近表面缺陷問題可以采用磁粉檢測方法，主要在于磁粉檢測存在較高的靈敏度優(yōu)勢，對于長度在0.1mm左右和寬度在微米級別的裂紋做到準(zhǔn)確檢測，并且檢測方法較為簡單，對于壓力管道中存在的缺陷位置、形狀、大小等情況也能夠更加直觀地掌握，達(dá)到理想的檢測效果。但是，并不適用于幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件檢測，對于奧氏體不銹鋼的非磁性金屬材料也無法應(yīng)用。

（2）壓力管道滲透檢測（PT）。對于表面開口缺陷問題的檢測也可以采用滲透檢測方法，且滲透檢測方法對于材質(zhì)沒有限制性要求，只是對表面多孔的構(gòu)件無法應(yīng)用，所以，能在更多的壓力管道無損檢測中應(yīng)用。在進(jìn)行檢測時，通常采用IIC-d型噴灌滲透檢測劑，不會受到水電等資源的影響，檢測的便利性較高。

（3）壓力管道渦流檢測（ECT）。對于導(dǎo)電體管道的表面缺陷問題檢測通常以渦流檢測方法為主，能夠使缺陷問題的位置得到更加準(zhǔn)確的掌握，并對近表面缺陷問題的具體埋藏深度和表面缺陷問題的開口情況掌握更加準(zhǔn)確，在大批量管材的入場檢測中能夠發(fā)揮出更加突出的檢測優(yōu)勢。

（4）壓力管道射線檢測（RT）。對于壓力管道的焊接接頭內(nèi)部缺陷問題可以采用射線檢測方法，包括未焊透、氣孔、裂紋、夾渣、未熔合等缺陷問題都能夠做到準(zhǔn)確檢測，檢測結(jié)果可以具體到缺陷問題的位置、大小和性質(zhì)等相關(guān)信息，有利于處理措施的進(jìn)行。主要在于射線檢測的記錄介質(zhì)為底片，使缺陷問題的具體情況能夠更加直觀地被反映出來，并且更利于長期保存。但是，在實際檢測工作中，以薄工件的檢測更為順利，厚度較高的工件會影響到射線的穿透力，且射線檢測方法在成本方面的要求較高，檢測效率也更低，還需要檢測人員做好輻射的防護(hù)措施，對于廣泛應(yīng)用的限制性較高。

（5）壓力管道超聲波檢測（UT）。對于壓力管道的焊接接頭內(nèi)部缺陷問題還可以采用超聲波檢測方法，具有穿透能力更強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，適用于更多厚度范圍的工件檢測，使缺陷問題的位置、大小、深度等檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確和詳細(xì)，尤其是對裂紋、未焊透和未熔合等面積型缺陷問題的檢出率更高，還具有檢測成本低、靈敏度高、效率高、對人體無害等技術(shù)優(yōu)勢。但是，在實際檢測工作中，在定量方面存在一定難度，定量不準(zhǔn)將直接影響檢測的準(zhǔn)確率，最終檢測結(jié)果也無法做到直觀的反映和記錄。

3 提高壓力管道無損檢測技術(shù)的措施

3.1 加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)

技術(shù)的提高能夠直接增加無損檢測技術(shù)更多的技術(shù)優(yōu)勢，降低檢測投入、檢測時間、檢測誤差率等，同時，擴(kuò)大檢測范圍，使無損檢測能夠在壓力管道的運行中達(dá)到更高的保障效果。所以，不能對當(dāng)前的無損檢測技術(shù)故步自封，還需要保持積極學(xué)習(xí)心態(tài)，對檢測中存在的不足進(jìn)行深入分析，開展技術(shù)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新活動，才能夠更好地促進(jìn)無損檢測在技術(shù)方面的持續(xù)進(jìn)步。比如，無損檢測技術(shù)需要通過電子技術(shù)而實現(xiàn)，如果在電磁場影響較大的環(huán)境下進(jìn)行檢測，將由于電子元器件的異常狀態(tài)影響無損檢測的準(zhǔn)確性，所以，在加強(qiáng)電磁場干擾方面進(jìn)行研究也能夠起到提高無損檢測技術(shù)的作用。

3.2 加強(qiáng)技術(shù)控制和管理

無損檢測的作用也會受到技術(shù)人員操作的影響，所以，為了使無損檢測技術(shù)得到更大程度的提高，也需要在技術(shù)控制和管理方面予以加強(qiáng)。包括針對無損檢測的程序進(jìn)行規(guī)章的制定，使無損檢測能夠依照規(guī)章制度的要求有序進(jìn)行，避免在檢測程序方面存在隨意或混亂等問題。對于無損檢測人員也要做好相關(guān)的培訓(xùn)工作，確保檢測人員能夠達(dá)到技術(shù)要求，避免由于檢測人員能力問題造成檢測準(zhǔn)確率等方面的下降。在進(jìn)行無損檢測時，檢測人員需要嚴(yán)格按照規(guī)章制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，除此之外，還需要設(shè)置專門的監(jiān)督管理人員，對具體的技術(shù)操作和質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管，能夠避免數(shù)據(jù)誤差、違規(guī)操作、記錄篡改等問題的發(fā)生。對于無損檢測工作的整體情況也需要做好記錄總結(jié)，便于在產(chǎn)生檢測問題時的調(diào)用和分析，都能夠起到提高無損檢測的作用。

3.3 加強(qiáng)技術(shù)人員的能力水平

壓力管道無損檢測具有一定的專業(yè)性，必須由具備無損檢測技術(shù)能力的人員進(jìn)行，才能夠確保無損檢測的準(zhǔn)確性。所以對于技術(shù)人員的能力水平要做到嚴(yán)格要求，可以通過培訓(xùn)和考核的方式，一方面，對技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)能力的培養(yǎng)，對先進(jìn)的無損檢測技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，對優(yōu)秀的無損檢測經(jīng)驗進(jìn)行借鑒，從而在實際的無損檢測中促進(jìn)檢測水平的提高。另一方面，對技術(shù)人員的能力水平做到明確，優(yōu)秀的技術(shù)人員能夠承擔(dān)更多的檢測任務(wù)，也可以獲得相應(yīng)的獎勵，促進(jìn)技術(shù)人員對提高能力水平的積極性，而能力水平不足的人員就需要加強(qiáng)對不足之處的學(xué)習(xí)，也需要接受相應(yīng)的懲處，避免在無損檢測中由于技術(shù)問題導(dǎo)致的檢測問題。

4 結(jié)語

壓力管道經(jīng)過長期的高壓運行后，會產(chǎn)生較多的缺陷問題，將會造成化工產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)和效率方面的損失，通過缺陷原因和無損檢測技術(shù)的分析，能夠有效促進(jìn)壓力管道缺陷問題的改善和防范，并加強(qiáng)無損檢測技術(shù)的提高與發(fā)展，使化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率得到更好的保障。